Таблица максимальных нагрузок по сечению кабеля. Расчет и подбор сечения кабеля по мощности и току: таблица максимальных нагрузок

Как правильно рассчитать сечение кабеля по мощности и току. Какие факторы влияют на допустимую токовую нагрузку проводника. Где найти таблицу максимальных нагрузок по сечению кабеля. На что обратить внимание при выборе сечения жилы провода.

Содержание

Причины нагрева кабеля и его последствия

Нагрев кабеля происходит из-за протекания по нему электрического тока. При движении электронов в проводнике часть электрической энергии преобразуется в тепловую из-за столкновения электронов с кристаллической решеткой металла. Чем выше сила тока, тем сильнее нагревается проводник.

Основные причины чрезмерного нагрева кабеля:

Неправильно подобранное сечение жилы для данной нагрузки
Плохой контакт в местах соединений
Неправильное соединение медных и алюминиевых проводов
Превышение допустимой токовой нагрузки

Перегрев кабеля может привести к разрушению изоляции, короткому замыканию и даже возгоранию. Поэтому крайне важно правильно подбирать сечение жилы в соответствии с планируемой нагрузкой.

Факторы, влияющие на допустимую токовую нагрузку

На максимально допустимый ток, который может длительно протекать по кабелю, влияют следующие факторы:

Материал жилы (медь или алюминий)
Тип изоляции
Способ прокладки кабеля
Температура окружающей среды
Количество рядом проложенных кабелей
Длина кабельной линии

Чем выше температура окружающей среды, тем ниже будет допустимая токовая нагрузка на кабель при прочих равных условиях. Также при прокладке нескольких кабелей рядом их взаимный нагрев снижает допустимый ток.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Для расчета допустимой силы тока по нагреву жил используется следующая формула:

I_доп = K * S * j

где:

I_доп — допустимый ток, А
K — коэффициент, учитывающий условия прокладки
S — сечение жилы, мм²
j — допустимая плотность тока, А/мм²

Допустимая плотность тока зависит от материала жилы: для меди она составляет 8-12 А/мм², для алюминия — 6-9 А/мм².

Таблица допустимых токовых нагрузок по сечению кабеля

Для упрощения подбора сечения кабеля используются специальные таблицы допустимых токовых нагрузок. В них указаны максимально допустимые токи для разных сечений жил при стандартных условиях прокладки.

Пример таблицы для трехжильных кабелей с алюминиевыми жилами напряжением до 1 кВ:

Сечение жилы, мм²	Допустимый ток, А
2.5	21
4	29
6	37
10	50
16	67
25	88
35	108

При выборе сечения по таблице необходимо учитывать поправочные коэффициенты на условия прокладки и температуру окружающей среды.

Определение сечения кабеля по мощности нагрузки

Для определения необходимого сечения кабеля по мощности подключаемой нагрузки можно использовать следующий алгоритм:

Рассчитать полную мощность нагрузки S = P / cosφ, где P — активная мощность, cosφ — коэффициент мощности
Определить расчетный ток I = S / (√3 * U), где U — линейное напряжение сети
Выбрать ближайшее большее стандартное сечение по таблице допустимых токов
Проверить выбранное сечение на соответствие требованиям по потере напряжения

Важно выбирать сечение с запасом 20-30% по току для обеспечения надежности работы.

Особенности выбора сечения для разных типов проводки

При выборе сечения кабеля необходимо учитывать особенности разных типов электропроводки:

Открытая проводка

Для открытой проводки применяются провода с двойной изоляцией. Допустимые токи выше, чем для скрытой проводки, из-за лучших условий охлаждения.

Скрытая проводка

При скрытой проводке условия охлаждения хуже, поэтому допустимые токи ниже. Рекомендуется выбирать сечение на ступень выше, чем для открытой проводки.

Проводка в трубах

Прокладка в трубах еще больше ухудшает теплоотвод. Допустимые токи снижаются на 25-30% по сравнению с открытой проводкой.

Кабель в земле

Для кабелей, проложенных в земле, допустимые токи выше из-за хорошего теплоотвода. Но необходимо учитывать глубину прокладки и состав грунта.

Проверка выбранного сечения на потерю напряжения

После выбора сечения кабеля по допустимому току необходимо проверить его на допустимую потерю напряжения. Для этого используется формула:

ΔU = (ρ * L * I * cosφ) / S

где:

ΔU — потеря напряжения, В
ρ — удельное сопротивление материала жилы, Ом*мм² /м
L — длина кабеля, м
I — расчетный ток, А
cosφ — коэффициент мощности нагрузки
S — сечение жилы, мм²

Допустимая потеря напряжения не должна превышать 5% для силовых и 2.5% для осветительных сетей.

Длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей

Если электрический ток будет протекать по проводнику в течение длительного времени, в этом случае установится определенная стабильная температура данного проводника, при условии неизменной внешней среды. Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки. Большое значение имеет материал и сечение кабельно-проводниковой продукции, а также режим и условия эксплуатации.

Содержание

Причины нагрева кабеля

Причины повышения температуры проводников тесно связаны с самой природой электрического тока. Всем известно, что по проводнику под действием электрического поля упорядоченно перемещаются заряженные частицы – электроны. Однако для кристаллической решетки металлов характерны высокие внутренние молекулярные связи, которые электроны вынуждены преодолевать в процессе движения. Это приводит к высвобождению большого количества теплоты, то есть, электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Данное явление похоже на выделение теплоты под действием трения, с той разницей, что в рассматриваемом варианте электроны соприкасаются с кристаллической решеткой металла. В результате, происходит выделение тепла.

Такое свойство металлических проводников имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Эффект нагрева используется на производстве и в быту, как основное качество различных устройств, например, электрических печей или электрочайников, утюгов и другой техники. Отрицательными качествами являются возможные разрушения изоляции при перегреве, что может привести к возгоранию, а также выходу из строя электротехники и оборудования. Это означает, что длительные токовые нагрузки для проводов и кабелей превысили установленную норму.

Существует множество причин чрезмерного нагрева проводников:

Основной причиной часто становится неправильно выбранное сечение кабеля. Каждый проводник обладает собственной максимальной пропускной способностью тока, измеряемого в амперах. Прежде чем подключать тот или иной прибор, необходимо установить его мощность и только потом выбирать сечение. Выбор следует делать с запасом мощности от 30 до 40%.
Другой, не менее распространенной причиной, считаются слабые контакты в местах соединений – в распределительных коробках, щитках, автоматических выключателях и т.д. При плохом контакте провода будут нагреваться, вплоть до их полного перегорания. Во многих случаях достаточно проверить и подтянуть контакты, и чрезмерный нагрев исчезнет.
Довольно часто контакт нарушается из-за неправильного соединения медных и алюминиевых проводов. Чтобы избежать окисления в местах соединений этих металлов, необходимо использовать клеммники.

Для правильного расчета сечения кабеля нужно вначале определить максимальные токовые нагрузки. С этой целью сумма всех номинальных мощностей у используемых потребителей, должна быть поделена на значение напряжения. Затем, с помощью таблиц можно легко подобрать нужное сечение кабеля.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Правильно выбранное сечение проводника не допускает падений напряжения, а также излишних перегревов под воздействием проходящего электротока. То есть, сечение должно обеспечивать наиболее оптимальный режим работы, экономичность и минимальный расход цветных металлов.

Сечение проводника выбирается по двум основным критериям, как допустимый нагрев и допустимая потеря напряжения. Из двух значений сечения, полученных при расчетах, выбирается большая величина, округляемая до стандартного уровня. Потеря напряжения оказывает серьезное влияние преимущественно на состояние воздушных линий, а величина допустимого нагрева оказывает серьезное влияние на переносные шланговые и подземные кабельные линии. Поэтому сечение для каждого вида проводников определяется в соответствии с этими факторами.

Понятие допустимой силы тока по нагреву (Iд) представляет собой протекающую по проводнику силу тока в течение длительного времени, в процессе которого появляется значение длительно допустимой температуры нагрева. При выборе сечения необходимо соблюдение обязательного условия, чтобы расчетная сила тока Iр соответствовала допустимой силе тока по нагреву Iд. Значение Iр определяется по следующей формуле: Iр, в которой Рн является номинальной мощностью в кВт; Кз – коэффициент загрузки устройства, составляющий 0,8-0,9; Uн – номинальное напряжение устройства; hд – КПД устройства; cos j – коэффициент мощности устройства 0,8-0,9.

Таким образом, любому току, протекающему через проводник в течение длительного времени, будет соответствовать определенное значение установившейся температуры проводника. При этом, внешние условия, окружающие проводник, остаются неизменными. Величина тока, при которой температура данного кабеля считается максимально допустимой, известна в электротехнике, как длительно допустимый ток кабеля. Этот параметр зависит от материала изоляции и способа прокладки кабеля, его сечения и материала жил.

Когда рассчитываются длительно допустимые токи кабелей, обязательно используется значение максимальной положительной температуры окружающей среды. Это связано с тем, что при одинаковых токах теплоотдача происходит значительно эффективнее в условиях низких температур.

В разных регионах страны и в разное время года температурные показатели будут отличаться. Поэтому в ПУЭ имеются таблицы с допустимыми токовыми нагрузками для расчетных температур. Если же температурные условия значительно отличаются от расчетных, существуют поправки с помощью коэффициентов, позволяющих рассчитать нагрузку для конкретных условий. Базовое значение температуры воздуха внутри и вне помещений устанавливается в пределах 250С, а для кабелей, проложенных в земле на глубине 70-80 см – 150С.

Расчеты с помощью формул достаточно сложные, поэтому на практике чаще всего используется таблица допустимых значений тока для кабелей и проводов. Это позволяет быстро определить, способен ли данный кабель выдержать нагрузку на данном участке при существующих условиях.

Условия теплоотдачи

Наиболее эффективными условиями для теплоотдачи является нахождение кабеля во влажной среде. В случае прокладки в грунте, отведение тепла зависит от структуры и состава грунта и количества влаги, содержащейся в нем.

Для того чтобы получить более точные данные, необходимо определить состав почвы, влияющий на изменение сопротивления. Далее с помощью таблиц находится удельное сопротивление конкретного грунта. Данный параметр может быть уменьшен, если выполнить тщательную трамбовку, а также изменить состав засыпки траншеи. Например, теплопроводность пористого песка и гравия ниже, чем у глины, поэтому кабель рекомендуется засыпать глиной или суглинком, в которых отсутствуют шлаки, камни и строительный мусор.

Воздушные кабельные линии обладают плохой теплоотдачей. Она ухудшается еще больше, когда проводники прокладываются в кабель-каналах с дополнительными воздушными прослойками. Кроме того, кабели, расположенные рядом, подогревают друг друга. В таких ситуациях выбираются минимальные значения нагрузок по току. Чтобы обеспечить благоприятные условия эксплуатации кабелей, значение допустимых токов рассчитывается в двух вариантах: для работы в аварийном и длительном режиме. Отдельно рассчитывается допустимая температура на случай короткого замыкания. Для кабелей в бумажной изоляции она составит 2000С, а для ПВХ – 1200С.

Значение длительно допустимого тока и допустимая нагрузка на кабель представляет собой обратно пропорциональную зависимость температурного сопротивления кабеля и теплоемкости внешней среды. Необходимо учитывать, что охлаждение изолированных и неизолированных проводов происходит в совершенно разных условиях. Тепловые потоки, исходящие от кабельных жил, должны преодолеть дополнительное тепловое сопротивление изоляции. На кабели и провода, проложенные в земле и трубах, существенно влияет теплопроводность окружающей среды.

Если в одной траншее прокладывается сразу несколько кабелей, в этом случае условия их охлаждения значительно ухудшаются. В связи с этим длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели снижаются на каждой отдельной линии. Данный фактор нужно обязательно учитывать при расчетах. На определенное количество рабочих кабелей, проложенных рядом, существуют специальные поправочные коэффициенты, сведенные в общую таблицу.

Таблица нагрузок по сечению кабеля

Передача и распределение электрической энергии совершенно невозможно без проводов и кабелей. Именно с их помощью электрический ток подводится к потребителям. В этих условиях большое значение приобретает токовая нагрузка по сечению кабеля, рассчитываемая по формулам или определяемая с помощью таблиц. В связи с этим, сечения кабелей подбираются в соответствии с нагрузкой, создаваемой всеми электроприборами.

Предварительные расчеты и выбор сечения обеспечивают бесперебойное прохождение электрического тока. Для этих целей существуют таблицы с широким спектром взаимных связей сечения с мощностью и силой тока. Они используются еще на стадии разработки и проектирования электрических сетей, что позволяет в дальнейшем исключить аварийные ситуации, влекущие за собой значительные затраты на ремонт и восстановление кабелей, проводов и оборудования.

Существующая таблица токовых нагрузок кабелей, приведенная в ПУЭ показывает, что постепенный рост сечения проводника вызывает снижение плотности тока (А/мм2). В некоторых случаях вместо одного кабеля с большой площадью сечения, более рациональным будет использование нескольких кабелей с меньшим сечением. Однако, данный вариант требует экономических расчетов, поскольку при заметной экономии цветного металла жил, возрастают затраты на устройство дополнительных кабельных линий.

Выбирая наиболее оптимальное сечение проводников с помощью таблицы, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во время проверки на нагрев, токовые нагрузки на провода и кабели принимаются из расчета их получасового максимума. То есть, учитывается средняя максимальная получасовая токовая нагрузка для конкретного элемента сети – трансформатора, электродвигателя, магистралей и т.д.

Кабели, рассчитанные на напряжение до 10 кВ, имеющие пропитанную бумажную изоляцию и работающие с нагрузкой, не превышающей 80% от номинала, допускается краткосрочная перегрузка в пределах 130% на максимальный период 5 суток, не более 6 часов в сутки.

Когда нагрузка кабеля по сечению определяется для линий, проложенных в коробах и лотках, ее допустимое значение принимается как для проводов, уложенных открытым способом в лотке в одном горизонтальном ряду. Если провода прокладываются в трубах, то это значение рассчитывается, как для проводов, уложенных пучками в коробах и лотках.

Если в коробах, лотках и трубах прокладываются пучки проводов в количестве более четырех, в этом случае допустимая токовая нагрузка определяется следующим образом:

Для 5-6 проводов, нагруженных одновременно, считается как при открытой прокладке с коэффициентом поправки 0,68.
Для 7-9 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,63.
Для 10-12 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,6.

Таблица для определения допустимого тока

Расчеты, выполняемые вручную, не всегда позволяют определить длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. В ПУЭ содержится множество разных таблиц, в том числе и таблица токовых нагрузок, содержащая готовые значения, применительно к различным условиям эксплуатации.

Характеристики проводов и кабелей, приведенные в таблицах, дают возможность нормальной передачи и распределения электроэнергии в сетях с постоянным и переменным напряжением. Технические параметры кабельно-проводниковой продукции находятся в очень широком диапазоне. Они различаются собственной маркировкой, количеством жил и другими показателями.

Токовые нагрузки алюминиевых кабелей, таблица

Информация / Токовая нагрузка кабелей /

Сечение жилы, мм2	Допустимые токовые нагрузки кабелей на напряжение 0,66 и 1 кВ с изоляцией из полиэтилена, поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), алюминий, А
	Одножильный кабель		Двухжильный кабель
	по воздуху	в земле	по воздуху	в земле
2.5	30	32	25	33
4	40	41	34	43
6	51	52	43	54
10	63	68	58	72
16	93	83	77	94
25	122	113	103	120
35	151	136	127	145
50	189	166	159	176
70	233	200	—	—
95	284	237	—	—
120	330	269	—	—
150	380	305	—	—
185	436	343	—	—
240	515	396	—	—

Зачастую большинство электриков применяет простую формулу: сечение медного кабеля в 1мм² может проводит через себя 10А (по алюминиевой жиле соответственно на 30% меньше). Ну и кто забыл напоминаем, что для определения мощности нужно амперы умножить на вольтаж. Так, если кабель выдерживает 10 ампер, то по мощности это будет

Сечение жилы, мм2	Допустимые токовые нагрузки кабелей на напряжение 0,66 и 1 кВ с изоляцией из полиэтилена, поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), алюминий, А
	Трех-четырехжильный кабель, с нулевой жилой		Четырехжильный кабель
	по воздуху	в земле	по воздуху	в земле
2.5	21	28	19	26
4	29	37	27	34
6	37	44	34	41
10	50	59	46	55
16	67	77	62	72
25	88	100	82	93
35	109	121	101	112
50	136	147	126	137
70	167	178	155	165
95	204	212	190	197
120	236	241	219	224
150	273	274	254	255
185	313	308	291	286
240	369	355	343	330

соответственно равно 2,2кВт (10А х 220В). Конечно, это не очень корректная формула, но для простых расчетов «на скорую руку» вполне сгодиться. Но помните: данный расчет болеее-менее корректен для кабелей сечением не более 6 мм². А вот для больших сечений кабелей необходимы таблицы и специальные знания.

05.03.2021
Работа!!! Нашему заводу требуются рабочие
Нашему заводу требуются рабочие на кабельное производство
01.06.2020
Замена ГОСТ на ТУ но провода ПВС И ШВВП
Информация о замене ГОСТ на ТУ на провода ПВС И ШВВП

Допустимые нагрузки для гибких шнуров и кабелей

В Таблице 400.5(A)(1) указаны допустимые значения токов, а в Таблице 400.5(A)(2) приведены значения токов для гибких шнуров и кабелей с не более чем тремя токонесущими проводниками. Эти таблицы должны использоваться в сочетании с применимыми стандартами на продукцию конечного использования, чтобы обеспечить выбор надлежащего размера и типа. Если шнуры и кабели используются при температуре окружающей среды, отличной от 30°C (86°F), должны применяться поправочные коэффициенты температуры из таблицы 310.

15(B)(2)(a), которые соответствуют номинальной температуре шнура или кабеля. к мощности в Таблице 400.5(A)(1) и Таблице 400.5(A)(2). Шнуры и кабели, рассчитанные на 105°C, должны использовать поправочные коэффициенты в 9Столбец 0°C таблицы 310.15(B)(2)(a) для коррекции температуры. Если количество токонесущих проводников превышает три, допустимая сила тока или сила тока каждого проводника должна быть уменьшена по сравнению с трехжильным номиналом, как показано в таблице 400.5(A)(3).

Информационное примечание: см. информационное приложение B, таблица B.310.15(B)(2)(11), поправочные коэффициенты для более чем трех токонесущих проводников в кабелепроводе или кабеле с разнесенной нагрузкой.

Нейтральный проводник, по которому проходит только несимметричный ток от других проводников той же цепи, не должен соответствовать требованиям к токоведущему проводнику.

В 3-проводной цепи, состоящей из двух фазных проводников и нейтрального проводника 4-проводной, 3-фазной системы, соединенной звездой, по общему проводнику протекает примерно такой же ток, как и между фазами и нейтралью других проводников и считается проводником с током.

В 4-проводной, 3-фазной схеме, соединенной звездой, где более 50 процентов нагрузки составляют нелинейные нагрузки, в нейтральном проводнике присутствуют гармонические токи, и нейтральный проводник должен рассматриваться как проводник с током .

Заземляющий провод оборудования не должен считаться проводником с током.

Если один провод используется как для заземления оборудования, так и для передачи несимметричного тока от других проводников, как это предусмотрено в 250.140 для электрических плит и электрических сушилок для белья, он не должен рассматриваться как проводник с током.

Таблица 400.5(A)(1) Допустимая нагрузка для гибких шнуров и кабелей [на основании температуры окружающей среды 30°C (86°F). См. 400.13 и таблицу 400.4.

^a Допустимые токи, указанные в колонке А, относятся к трехжильным шнурам и другим многожильным шнурам, подсоединенным к утилизационному оборудованию, так что только трехжильные провода являются токоведущими.

^b Допустимые токи в столбце B относятся к двухжильным шнурам и другим многожильным шнурам, подключенным к утилизационному оборудованию, так что только два проводника являются токонесущими.

^c Шнур с мишурой.

^d Только тросы лифта.

^e 7 ампер только для лифтовых кабелей; 2 ампера для других типов.

Таблица 400.5(A)(2) Допустимая нагрузка кабелей типов SC, SCE, SCT, PPE, G, G-GC и W. [При температуре окружающей среды 30°C (86°F). См. Таблицу 400.4.]

¹ Значения токов согласно подзаголовку D должны быть разрешены для одножильных кабелей типов SC, SCE, SCT, PPE и W только в том случае, если отдельные жилы не установлены в кабелепроводах и не находятся в физических соприкасаются друг с другом, за исключением случаев, когда длина не превышает 600 мм (24 дюйма), когда они проходят через стену корпуса.

² Значения токовой нагрузки в подзаголовке E относятся к двухжильным кабелям и другим многожильным кабелям, подсоединенным к используемому оборудованию, так что только два проводника являются проводниками тока.

³ Допустимые токи согласно подзаголовку F относятся к трехжильным кабелям и другим многожильным кабелям, подсоединенным к используемому оборудованию, так что только три жилы являются проводниками тока.

Таблица 400.5(A)(3) Поправочные коэффициенты для более чем трех токонесущих проводников в гибком шнуре или кабеле

Кабельные лотки: классификация NEMA | Unistrut Service Co.

В этой статье Tech Talk мы обсудим классификацию NEMA для кабельных лотков Cope. Классификация NEMA для кабельных лотков была создана для упрощения и стандартизации спецификаций кабельных лотков.

Эта классификация основана на рабочей нагрузке (общий вес тросов) и пролете опоры (расстоянии между опорами).

Нагрузка на кабель/рабочая нагрузка — Нагрузка на кабель или рабочая нагрузка представляет собой общий вес кабелей, размещаемых в лотке. Классы NEMA основаны на кабельных нагрузках 50#, 75# и 100# на погонный фут. Это общий вес кабелей в лотке. Для выбора подходящего лотка этот вес следует округлить до следующего большего значения рабочей (допустимой) нагрузки NEMA.

Пролеты опор — Пролет опор – это расстояние между опорами. Стандартные опорные пролеты NEMA основаны на 8 футах, 12 футах, 16 футах и 20 футах.

Классы NEMA — В следующей таблице приведены классы NEMA в зависимости от кабеля/рабочей нагрузки и расстояния между опорами, описанных ранее.

В случаях, когда нагрузки на кабели невозможно определить до спецификации или покупки, может потребоваться оценка веса кабеля. В следующей таблице указан максимальный вес изолированных медных проводников, которые могут находиться в линейной опоре лотка с указанными значениями ширины и глубины нагрузки. Национальный электротехнический кодекс (NEC) сильно ограничивает площадь прокладки кабелей, и фактические нагрузки будут меньше. Например, вес многожильного кабеля управления и/или сигнального кабеля близок к указанным в таблице; однако статья 318-8 (3) (b) ограничивает заполнение до 50% поперечного сечения лотка, при этом максимальная глубина, используемая для расчета, составляет 6 дюймов. Поперечное сечение глубиной 6 дюймов и шириной 36 дюймов разрешается загружать только до 130 фунтов на погонный фут, используя приведенную ниже таблицу.По мере увеличения размеров кабелей и увеличения промежутков между кабелями общий вес уменьшается.Общий вес кабелей редко превышает категории NEMA.

Другие соображения по нагрузке — Важно отметить, что при определении требований к нагрузке существуют другие факторы нагрузки, которые, возможно, необходимо учитывать помимо фактических нагрузок кабеля.

Грузоподъемность при разрушении — Общий вес лотка, при котором лоток разрушается, называется «несущей способностью при разрушении». Когда тарелки разрушаются, обычно это происходит из-за преждевременного бокового изгиба (сжатия) верхнего фланца.

Сосредоточенные нагрузки — Сосредоточенная нагрузка представляет собой статический вес, приложенный между боковыми балками в середине пролета.

Причины нагрева кабеля и его последствия

Факторы, влияющие на допустимую токовую нагрузку

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Таблица допустимых токовых нагрузок по сечению кабеля

Определение сечения кабеля по мощности нагрузки